高层钢框架施工详图中高强螺栓连接节点的选用

姚习红杨建新

（1武汉城市职业学院 湖北 武汉 430064 2中国一冶集团有限公司 湖北 武汉 430081）

高层钢框架施工详图中高强螺栓连接节点的选用

姚习红1杨建新2

（1武汉城市职业学院 湖北 武汉 430064 2中国一冶集团有限公司 湖北 武汉 430081）

高层钢框架中构件的连接，主要采用高强螺栓连接。钢结构构件现场安装均为高空作业，连接节点采用焊接连接由于受高空作业的影响，焊接质量很难保证，采用高强螺栓连接现场施工质量更容易保证，有效避免了此项质量通病。采用高强螺栓连接连接节点有铰接节点和刚接节点，高强螺栓连接安全性、可操作性更高，且连接节点为可拆卸、可重新拼装，钢构件可重复拆卸使用。本文主要对高层钢框架施工详图中高强螺栓连接节点的选用进行阐述。

钢结构；高层钢框架；高强螺栓；连接

1 高层钢框架连接节点连接方法

1.1钢结构杆件连接方式

对于框架梁或实腹式框架柱结构本身的连接，通常有以下几种：

1.1.1 框架梁采用全焊缝连接。在这种情况下，上下翼缘一般采用单边V型坡口，并在熔透焊缝下侧采用垫板的对接焊缝连接，腹板采用角焊缝连接。

1.1.2 翼框架梁采用栓焊组合连接。即采用单边V型坡口，并在熔透焊缝下侧选择垫板对接焊缝进行连接，而腹板则选择高强螺栓摩擦型来连接。在这种情况下，应先紧固连接腹板的高强螺栓，然后进行焊接上下翼缘。

1.1.3 框架梁所有上下翼缘都选择高强螺栓摩擦型连接。有些框架梁断面高度过大，现场对接焊缝质量难以保证，因此采用高强螺栓摩擦型连接。

1.2钢框架连接节点的分类

按照钢框架传递方式与受力特点，框架梁和柱连接、次梁和主梁连接方式，细部具体结构，并根据节点力学特点，主要有刚性、铰接两种连接点【1】。

1.2.1 为保证构件节点处连接受力的连续性，并且保持原有构件的受力特征，构件连接一般选择刚性连接方法。由图1能够得知，刚性连接节点不仅可以保证构件的连续性，还和构件有着一样的M-φ关系，如图1中的实现OCD所示。

图1 连接节点的特性曲线

1.2.2 根据构件受力工况，所选择的连接方法与构造特点，在弹性刚度方面，连接节点处明显要低于构件，就算可以确保承载力与构件的要大，导致连接节点若是选择弯矩-曲率（M-φ）关系表示，那么图1内点划线OGH能够体现“半刚性连接节点”特征，该连接节点称为半刚性连接节点。

1.2.3 对构件拼接连接节点而言，考虑到连接节点的具体位置，拼接连接节点承载力仅为构件所有承载力总和的一部分，并且无法传递所有被连接构件的承载力。这样一来，即使承载力要低于构件连续部分，不过还是没有超出连接节点承载力范围。由于连接节点刚度存在差异，能够让拼接连接节点弹性强度要高于构件。这种特征的节点，也要归类于刚性连接节点。这种节点的特征，可由见图1内点划线OEF所示。

1.2.4 铰接连接节点通常只对竖向剪力进行传递，无法承受弯矩，无法在构件自身拼接连接中使用，尤其是无法在侧向受力构件的拼接连接中使用。所以，一般在构件端部连接其他构件时使用该节点。不过对于建筑结构而言，用于铰接的连接节点，特征并不都是铰接，而是如图1内点划线OIJ所示；其并非是不能完全承受弯矩，而是抗弯刚度要比构件低很多，所以具体工作中将其当成铰接连接处理，这样简单易行，也避免对杆件承载力造成影响。

在设计拼接节点的过程中，要想保证节点受力在构件承载力范围内，并能保证各杆件正常使用，同时保证其整体稳定性和局部稳定性要求，正确选择连接节点的连接方法与形式，将具体的连接构造明确下来。

为了方便计算，一般钢结构连接节点的设计（无论是手工计算还是程序计算），一般都需按照完全刚接或完全铰接的情况进行处理。至于因节点构造形成的半刚性连接，对整体结构体系的安全不会有影响，相反对个别杆件的安全储备还具有一定好处的，因此在设计中不予以考虑。

2 连接计算原理

2.1高强螺栓连接计算

高强螺栓在构件上的排列分为并列布置和错列布置（一般用并列布置），其排列要求和容许距离要求应符合下表构造要求。

高强螺栓连接，按照受力特点的不同，主要有高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓承压型连接盒高强螺栓承受拉力的受拉连接。

2.1.1 单个高强螺栓的连接计算【1】

表1 单个高强螺栓在摩擦型连接中的承载力设计值计算公式

m—摩擦面的抗滑移系数，根据表3-4选择；

表2 单个高强螺栓在承压型连接中的承载力设计值计算公式

2.1.2 高强螺栓螺栓群的连接计算

2.1.3 高强螺栓连接的构件强度计算

高强螺栓（承压型和受拉型）连接的轴心受力构件，其连接处强度应按下式计算：

2.1.4 高强螺栓连接构造要求

所有拼接连接侧面，永久性螺栓数量至少为2个。

高强螺栓孔要选择钻成孔。对高强螺栓摩擦型连接而言，孔径要超出螺栓公称直d的1.5~2.0mm；高强螺栓承压型或受拉型连接时其孔径比螺栓公称直径大1.0~1.5mm。

[1] 李星荣、魏才昂等 钢结构连接节点设计手册[S].中国建筑工业出版社，2013，05：4-8.

[2] 石永久 钢结构高强度螺栓与侧焊缝并用连接建议设计方法[J].工业建筑,2013,42(3).

TU75

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1007-6344（2017）06-0205-02

姓名:吕春霞 出生:1984年2月 性别:女 民族：汉 籍贯:江苏省盐城市 当前职称：中级 学历：本科 研究方向：工程经济管理

本论文系2016年武汉市市属高校产学研课题“校企共建“钢结构工程施工”课程资源库的研究”（课题编号：CXY201631）的阶段性研究成果。